数字图像处理上机实验.docx
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数字图像处理上机实验.docx
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数字图像处理上机实验
数字图象处理上机实验题
1、产生右图所示亮块图像f1(x,y)(128×128大小,暗处=0,亮处=255),对其进行FFT:
(1)同屏显示原图f1和FFT(f1)的幅度谱图;
(2)若令f2(x,y)=(-1)x+yf1(x,y),重复以上过程,比较二者幅度谱的异同,简述理由;
(3)若将f2(x,y)顺时针旋转45度得到f3(x,y),试显示FFT(f3)的幅度谱,并与FFT(f2)的幅度谱进行比较。
解:
(1)程序:
clc;close;clear;
%生成图形f1
f1=zeros(128,128);
fori=34:
1:
94
forj=54:
1:
74
f1(i,j)=1;
end
end
%FFT变换
fft_f1=log(1+abs(fftshift(fft2(f1))));
figure;
subplot(1,2,1);imshow(f1);title('f1的图像');
subplot(1,2,2);imshow(fft_f1,[]);title('fft_f1的幅度频谱');
结果:
(2)程序:
clc;close;clear;
%计算f2
f2=zeros(128,128);
fori=1:
128;
forj=1:
128;
f2(i,j)=((-1)^(i+j))*f1(i,j);
end
end
fft_f21=log(1+abs(fft2(f2)));
fft_f22=log(1+abs(fftshift(fft2(f2))));
figure;
subplot(1,3,1);imshow(f2);title('f2图像');
subplot(1,3,2);imshow(fft_f22,[]);title('f2的幅度频谱');
subplot(1,3,3);imshow(fft_f21,[]);title('f2的原始幅度频谱');
结果:
根据傅里叶变换对的平移性质:
;
当
且
时,有:
因此可得到:
所以,
就是
频谱中心化后的结果。
(3)程序:
%计算f3
f3=imrotate(f2,-45,'nearest');
fft_f3=log(1+abs(fftshift(fft2(f3))));
figure;
subplot(1,2,1);imshow(f3);title('f3图像');
subplot(1,2,2);imshow(fft_f3,[]);title('f3的幅度频谱');
结果:
2、对256256大小、256级灰度的数字图像lena进行频域的理想低通、高通滤波,同屏显示原图、幅度谱图和低通、高通滤波的结果图。
解:
程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\lena.img','r');
im=fread(fid,[256,256],'uint8')';
im=im2double(uint8(im));
%FFT变换
fft_im=fftshift(fft2(im));
%低通滤波器
lp=lpfilter(256,256,20);%生成滤波器模版
lp_im=abs(ifft2(fft_im.*lp));
%高通滤波器
hp=1-lp;
hp_im=abs(ifft2(fft_im.*hp));
colormap(gray);
subplot(2,2,1);imshow(im);title('原图');
subplot(2,2,2);mesh(log(1+abs(fft_im)));axistight;title('FFT');
subplot(2,2,3);imshow(lp_im);title('低通滤波');
subplot(2,2,4);imshow(hp_im);title('高通滤波');
%理想低通滤波器生成模版
functionbwmo=lpfilter(cph,cpl,r);%模版大小(行,列,截止频率)
bwmo=zeros(cph,cpl);
cl=cpl/2;
ch=cph/2;
forx=1:
cpl;
fory=1:
cph;
if(x-cl)^2+(y-ch)^2<=r^2;
bwmo(y,x)=1;
else
bwmo(y,x)=0;
end
end
end
结果:
3、对给定的两种128128、256级灰度的数字图像(图像磁盘文件名分别为Fing_128.img(指纹图)和Cell_128.img(显微医学图像)进行如下处理:
(1)对原图像进行直方图均衡化处理,同屏显示处理前后图像及其直方图,比较异同,并回答为什么数字图像均衡化后其直方图并非完全均匀分布。
(2)对原图像加入高斯噪声,用4-邻域平均法平滑加噪声图像(图像四周边界不处理,下同),同屏显示原图像、加噪图像和处理后的图像。
不加门限;
加门限
,(其中
)
解:
(1)
指纹图像
程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\fing_128.img','r');
im=(fread(fid,[128,128],'uint8'))';
im=uint8(im);
colormap(gray);
subplot(2,2,1);imshow(im);
subplot(2,2,2);
imh=histeq(im);%直方图均衡化
imshow(imh);
subplot(2,2,3);imhist(im);
subplot(2,2,4);imhist(imh);
结果:
显微医学图像
程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\cell_128.img','r');
im=(fread(fid,[128,128],'uint8'))';
im=uint8(im);
colormap(gray);
subplot(2,2,1);imshow(im);
subplot(2,2,2);
imh=histeq(im);%直方图均衡化
imshow(imh);
subplot(2,2,3);imhist(im);
subplot(2,2,4);imhist(imh);
结果:
由于数字图像中像素的灰度值取值是离散和不连续的,因而变换后的像素灰度值在计算中出现了归并现象,所以变换后的直方图并不是呈完全均匀分布的。
(2)程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\fing_128.img','r');
im=(fread(fid,[128,128],'uint8'))';
im=im2double(uint8(im));
J=imnoise(im,'gaussian');%加入高斯噪声
w=[00.250;0.2500.25;00.250];
im_L=filter2(w,J);%四邻域平滑
%加门限后滤波
T=2*sum(J(:
))/128^2;
im_T=zeros(128,128);
fori=1:
128
forj=1:
128
ifabs(J(i,j)-im_L(i,j))>T
im_T(i,j)=im_L(i,j);
else
im_T(i,j)=J(i,j);
end
end
end
colormap(gray);
subplot(2,2,1);imshow(im);title('原图像');
subplot(2,2,2);imshow(J);title('加噪声后');
subplot(2,2,3);imshow(im_L);title('四邻域平滑后');
subplot(2,2,4);imshow(im_T);title('加门限后');
结果:
4、
(1)用Laplacian锐化算子(分
和
两种情况)对256256大小、256级灰度的数字图像lena进行锐化处理,显示处理前、后图像。
(2)若令
,
则回答如下问题:
、
和
之间有何关系?
代表图像中的哪些信息?
由此得出图像锐化的实质是什么?
解:
(1)程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\lena.img','r');
im=(fread(fid,[256,256],'uint8'))';
im=im2double(uint8(im));
H1=[0-10;-15-1;0-10];
laplacianH1=filter2(H1,im);
H2=[0-20;-29-2;0-20];
laplacianH2=filter2(H2,im);
colormap(gray);
subplot(1,3,1);imshow(im);title('原图像');
subplot(1,3,2);imshow(laplacianH1);title('a=1锐化');
subplot(1,3,3);imshow(laplacianH2);title('a=2锐化');
结果:
(2)①
=
+
;
②
代表图像的边缘信息;
③图象锐化的实质就是:
锐化图像=原图像+加重的边缘。
5.分别利用Roberts、Prewitt和Sobel边缘检测算子,对256256大小、256级灰度的数字图像lena进行边缘检测,显示处理前、后图像。
解:
程序:
clc;close;clear;
fid=fopen('e:
\img\lena.img','r');
im=(fread(fid,[256,256],'uint8'))';
im=im2double(uint8(im));
im_R=edge(im,'Roberts');
im_P=edge(im,'Prewitt');
im_S=edge(im,'Sobel');
im_L=edge(im,'Log');
colormap(gray);
figure
(1);
imshow(im);title('原图像');
figure
(2);
subplot(2,2,1);imshow(im_R);title('Roberts检测');
subplot(2,2,2);imshow(im_P);title('Prewitt检测');
subplot(2,2,3);imshow(im_S);title('Sobel检测');
subplot(2,2,4);imshow(im_L);title('Log检测');
结果:
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- 关 键 词:
- 数字图像 处理 上机 实验